Устройство для стробоскопической регистрации периодических сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01R13/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для регистрации с повьшенной точностью периодических процессов в широком частотном диапазоне на ни кочастотном двухкоординатном регист раторе. Известным устройством, позволяюпщм наблюдать и при необходимости фотографировать несинусоидальные и импульсные процессы с экрана элек роннолучевой трубки, является элект роннь1й осциллограф. Осциллографы обладают высокой чувствительностью и широкой полосой пропускаемых частот fl. Недостатками известных устройств являются невысокая точность измерения амплитуды наблкздаемьпс напряжений, а также сложность, получения фотографий с экрана осциллографа. Известны устройства для стробоскопической регистрации периодическ сигналов произвольной формы на низкочастотном двухкоординатном регист раторе, содержащие электроннолучевой осциллограф, X -вход которого является входом устройства, причем Y -вход через первый резистивный делитель напряжения соединен с входом блока выборки и хранения, а выход горизонтальной развертки через второй резистивный делитель напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника опорного напряжения и X -входом ,двухкоординатного регистратора, а выход через одновибратор соединен с управляющим входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с Y -входом двухкрординатного регистратора 2. Недостаток устройства - значительная динамическая погрешность, возникаю(цая при регистрации быстро изменяющихся процессов, например импульсов с крутыми фронтами. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для стробоскопической регис рации, содержащее источник опорного напряжения, первый интегратор, формирователь импульсов, генератор пил образного напряжения, первый компар тор, одновибратор, второй компарато J) -триггер, дифференциальный усилитель-ограничитель, второй интегратор, фильтр низких частот и двухкоординатный регистратор, причем источник опорного напряжения через первый интегратор соединен с X -входом двухкоординатного регистратора и первым входом первого компаратора, вход устройства через формирователь импульсов и генератор пилообразного напнапряжения - с вторым входом первого компаратора, выход которого через одновибратор соединен с синхровходом D -триггера, выходы которого через дифференциальный усилитель-ограничитель и второй интегратор подключены к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с входом устройства, а выход - с информационным входом J)-триггера, выход второго интегратора через фильтр частот соединен с У -входом двухкоординатного регистратора ГЗ. Недостатком известного устройства стробоскопической регистрации является невысокая точность регистрации процессов с крутыми фронтами, обусловленная динамической погрешностью из-за малой скорости нарастания выходного напряжения второго интегратора, а следовательно, и напряжения на Y -входе двухкоординатного регистратора. Цель изобретения - повышение точности регистрации. I... Поставленная цель достигается тем, что устройство для стробоскопической регистрации периодических сигналов, содержащее источник опорного напряжения, первый интегратор, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, первый компаратор, одновибратор, второй компаратор, В-триггер, дифференциальный усилитель-ограничитель, второй интегратор, фильтр низких частот и двухкоординатный регистратор, причем выход первого интегратора соединен с У -входом двухкоординатного регистратора и первым входом первого компаратора, а вход устройства через формирователь импульсов и генератор пилообразного напряжения - с вторым входом первого компаратора, выход которого через одновибратор соединен с синхровходом В-триггера, выходы которого через дифференциальный усилитель-ограничитель и второй интегратор подключены к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с входом устройства, а выход - с информационным входом D -триггера, выход второго интегратора через фильтр низких частот соединен с Y -входом двухкоординатного регистратора, снабжено аналоговым ключом двумя счетчиками и элементом ИЛИ, причем счетные входы счетчиков соединены с выходом одновибратора, а выходы старших разрядов - с собственными входами остановки счета и входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа, включенного между выходом источника опор ного напряжения и входом первого интегратора, входы установки нуля пе первого и второго счетчиков соединены соответственно с инверсным и прямым выходами D -триггера. Это позволяет остановить медленную пилу на время регистрации круто го фронта и исключить динамическую погрешность регистрации. На фиг. 1 приведена схема устройства стробоскопической регистрации; на фиг. 2 - диаграммы формирования выходного напряжения. Источник 1 опорного напряжения через аналоговый ключ 2 и интегратор 3 подключен к X -входу двухкоор динатного регистратора 4 и к первому входу первого компаратора 5, вхо устройства через формирователь 6 импульсов и генератор 7 пилообразно го напряжения - к второму входу пер вого компаратора 5, а его выход через рдновибратор 8 - к счетным вход счетчиков 9 и 10 и к синхровходу 1 -триггера 11, инверсный и прямой выходы которого соответственно соединены с входами R -установки нуля счетчиков 9 и10 и через дифференци альный усилитель-ограничитель 12 и второй интегратор 13 - к первому входу второго компаратора 14, второ вход которого подключен к входу уст ройства, а выход - к информационному входу D -триггера 11, выход вто рого интегратора 13 соединен через фильтр 15 низких частот с V -входом двухкоординатного регистратора 4, а выходы старших разрядов счетчиков 9 и 10 - с своими входами остановки счета и входами элемента ИЛИ 16, выход которого подключен к управляю щему входу аналогового ключа 2. Устройство работает следующим образом. Напряжение от источника 1 опорного напряжения через замкнутый аналоговый ключ 2 поступает на интегратор 3, который вырабатывает линейно нарастающее напряжение Uf, (фиг.2о). Это напряжение Подается на X -вход двухкоординатного регистратора 4 и на первый вход компаратора 5. Формирователь 6 импульсов под действием входного напряжения, подаваемого на вход устройства, вьфабатьшает импульсы, следующие с частотой повторения входного напряжения, из которых генератор 7 пилообразного напряжения формирует быструю пилу U (фиг. 26) и подает ее на второй вход компаратора 5. В момент равенства напряжений медленной и быстрой пил компаратор 5 формирует перепад напряжения , под действием KOTOjporo одновибратор 8 вырабатывает строб-импульсы Uj (фиг. 2Ь) и подает их на счетные входы С счетчиков 9 и 10 и синхррвход С Ъ -триггера 11. Фаза строб-импульсов по мере изменения напряжения медленной пилы изменяется относительно фазы входного напряжения и за время регистрации полного период а входного напряжения это изменение составляет 21Г. При этом на прямом выходе .1 -триггера 11 форми|руется напряжение Ug (фиг. 2 ), за- висящее от уровня напряжения на .его ti -входе, а дифференциальный усилитель-ограничитель 12 формирует напряжение, знак которого зависит от состояния 33i -триггера 11. Под действием этого напряжения изменяется выходное напряжение второго- интегратора 13 UK (фиг. 2 ), оно сравнивается вторьм компаратором 14 с входным напряжением (фиг. 2с) и результат сравнения подается на Jk -вход Ь-триггера 11. В результате выходное напряжение второго интегратора 13 стремится принять значение, равное мгновенному значению входного напряжения в момент действия строб-импульса, и оно через фильтр 15 нижних частот подается на Y -вход двухкоординатного регистратора Uu(фиг. 2ш). Если напряжение на выходе второго интегратора U (фиг. 2 ) приблизительно равно мгнотвенному значению входного напряжения Ujjj (фиг. 2е), то счетчики 9 и 10 не счи

тают, так как по каждому второму строб-импульсу они сбрасьюаются, а если это равенство нарушается, то через несколько строб-импульсов, например два, на одном из счетчиков появляется выходное напряжение, которое через логический элемент ИЛИ 16 размыкает аналоговый ключ 2 и останавливает медленную пилу, т.е. развертку регистратора по X . Медленная пила включается только тогда, когда выходное напряжение второго интегратора равно мгновенному значению входного сигнала в момент действия строб-импульса.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключается динамическая погрешность регистрации и появляется возможность регистрировать быстроизменяюпщеся процессы с повышенной точностью.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее источник опорного напряжения, первый интегратор, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, первый компаратор, одновибратор, второй, компаратор, ТИ -триггер, дифференциальный усилитель-ограничитель, второй интегратор, фильтр низких частот и двухкоординатный регистратор, причем выход первого интегратора соединен с X -входом двузскоординатного регистратора и первьв4 входом первого компаратора, а вход устройства через формирователь импульсов и генератор пилообразного напряжения - с вторьщ входом первого . компаратора , выход которого через одновибратор соединен с синхровходом I) -триггера, выходы которого через дифференциальный усилитель-ограничитель и- второй интегратор подключены к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с вхоi дом, ус тройства, а выход - с информационным входом D -триггера, выход (Л второго интегратора через фильтр низких частот соединен с Y -входом двухкоординатного регистратора, о Т личающееся тем, что, с целью повьшения точности регистра,ции, оно снабжено аналоговым ключом двумя счетчиками и элементом ИЛИ, причем счетные входы счетчиков соесо динены с выходом одновибратора, а выходы старших разрядов - с собственными входами остановки счета и входами элемента ИЛИ, выход которо го подключен к управляющему входу со аналогового ключа, включенного между выходом источника опорного напряжения и входом первого интегратора, входы установки нуля первого и второго счетчиков соединены соответственно с инверсным и прямым выходами 1 -триггера.

Фиг. /

ЛМЛЛЛАММАЛАА.

1

i

П П г

I

LL

I

I

1 n П /